KR102304228B1 - 디메틸에테르 반응기의 생성물 스트림에 대한 분리가공방법 - Google Patents

디메틸에테르 반응기의 생성물 스트림에 대한 분리가공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성기체(e)로부터 디메틸에테르(z)의 합성에 이용되는 반응기(4)로부터 적어도 디메틸 에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 함유하는 생성물 스트림 (g)을, 분리 기술에 의해 가공하는 방법을 제안한다. 생성물스트림(g)은 적어도 부분적으로 기체 형태로, 액체 환류와 함께 작동되는 흡수칼럼(6)으로 공급되고, 기체형 상부 스트림(m)은 흡수칼럼(6)의 상부에서 제거되며, 액체 섬프 스트림(p)는 하단부에서 제거된다. 섬프 스트림(p)는 적어도 부분적으로 제1증류칼럼(5)으로 공급되고, 디메틸에테르를 포함하는 기체형 전송 스트림(q)과 메탄올 및/또는 물을 대부분 포함하는 스트림(r)은 제1증류 칼럼(5)에서 제거된다. 상부스트림(m)은 적어도 부분적으로 제1온도레벨로 초기에 냉각되고, 연이어서 하나 이상의 다른 온도레벨로 추가 냉각되는데, 제1응축스트림(n)은 제1온도레벨에서 냉각된 후 생성되고, 하나 이상의 추가 응축스트림들(s,t)은 추가 냉각 후 생성된다. 제1 응축스트림(n)은 부분적으로 액체 환류를 형성하는데 사용되고, 추가 응축스트림들(s,t)는 적어도 부분적으로 추가 증류칼럼(9)에 공급되는데, 대부분이 디메틸에테르이고, 이산화탄소가 없거나 빈약하게 구성되어 있는 액체 스트림(z)이 그 하단부에서 제거되게 된다. 본 발명은 또한 이에 상응하는 분리장치 및 디메티에테르를 제조하기 위한 장치(100)에 관한 것이다.

Description

디메틸에테르 반응기의 생성물 스트림에 대한 분리가공방법{SEPARATION PROCESSING METHOD FOR A PRODUCT STREAM OF A DIMETHYL ETHER REACTOR}
본 발명은, 합성 가스로부터 디메틸에테르를 합성에 이용되는 반응물로부터, 적어도 디메틸에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 생성물 스트림의 분리기술에 의한 처리방법에 관한 것이다. 독립항의 특징에 따라, 분리장치 및 디메틸에테르 생성을 위한 장치가 대응된다.
디메틸에테르(DME)는 구조적으로 가장 단순한(간단한) 에테르이다. 디메틸에테르는 유기라디칼(organic radicals)로 이루어진 두 개의 메틸 그룹을 포함하고 있다. 디메틸에테르는 극성이고 통상적으로 용매로서 액체형태로 사용된다. 디메틸에테르는 또한 냉매로 사용되며, 종래의 프레온을 대체할 수 있는 물질이다.
최근, 디메틸에테르는 점차적으로 연료가스(액화가스) 및 디젤연료와 같은 종래의 연료의 대체물로서 이용되고 있다. 55 내지 60의 비교적 높은 세탄가(디젤기관용 연료의 발화성을 나타내는 수치)때문에, 종래 디젤엔진이, 예를들어, 디메틸에테르로 작동되게 하기 위해 약간 수정될 필요가 있다. 디메틸에테르는 연소생성물(carbon deposits)의 형성 없이 비교적 깨끗하게 연소한다. 만일, 디메틸에테르가 바이오매스(biomass)로부터 제조되는 경우, 소위 바이오연료로 불리우게 되고, 세제혜택을 받으면서 판매될 수 있다.
디메틸에테르는 매탄올로부터 직접 생산되거나, 천연 또는 바이오가스로부터 간접적으로 생산될 수 있다. 후자의 경우, 천연 또는 바이오가스는 우선적으로 합성가스로 변형해야 한다. 합성가스는 다른 방법을 통하여 획득할 수도 있는데, 예를들어 쓰레기 또는 바이오매스의 열분해에 의한 것이다. 합성가스는 두 단계 반응으로 메탄올이나 디메틸에테르로 변환되거나 한 단계 반응에서 디메틸에테르로 직접 변환된다.
합성가스로부터 디메틸에테르를 합성하는 것은 메탄올로부터 합성하는 것보다 열역학적 및 경제적인 이점이 있다.
본 발명은 특히, 디메틸에테르의 한단계 합성에 관한 것으로, 여기서 "한 단계(one-step)" 합성이란 모든 반응이 하나의 동일한 반응기로부터 형성되는 것을 말한다. 디메틸에테르의 한 단계 합성은 미국특허 US 4,536,485 A 및 US 5,189,203 A로부터 알려져있다. 여기에는 종래부터 하이브리드 촉매들이 사용된다. 반응은 발열반응이며, 통상적으로 20 내지 100 bar의 압력, 200 내지 300℃의 온도에서 수행된다.
디메틸에테르의 한 단계 합성에는, 보통 아래부분에 가압,가열된 합성가스가 채워져 있는 수직 튜브 반응기가 사용된다. 튜브 반응기에서 얻어진 생성물 스트림은 상부에서 제거되고, 냉각되며 분리가 유도된다.
생성물 스트림은 디메틸에테르 외에, 다른 반응 생성물뿐만 아니라 합성가스 내의 미반응 물질도 포함하고 있다. 통상적으로, 생성물 스트림은 디메틸에테르 외에 적어도, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 소량의 메탄, 에탄, 유기산 및 고급알코올을 포함한다.
생성물 스트림은 상기 언급된 20 내지 80 bar의 압력에서 얻어진다. 마지막의 생성물 스트림으로부터 디메틸에테르를 얻기 위해서는 0℃미만의 온도로 상당히 냉각되어야한다. 물이 어는 것을 방지하기 위해 그리고/또는 디메틸에테르를 얻기 위해 관련 명세서(설명서)에 따라 생성물 스트림을 냉각하기 전에 비교적 많은 양의 메탄올 그리고/또는 물을 분리하는 것이 필요할 수 있다.
그러나, 고압조건에서 메탄올과 물 용매에서의 디메틸에테르 및 이산화탄소의 비교적 높은 용해도로 인해, 상기 언급된 구성물의 끓는점의 상당한 차이점에도 불구하고 한-단계 부분 응축에 의하여 만족스러운 분리는 성취될 수 없다.
미국특허출원 US 2013/327,086 A1호는 적어도 하나의 저비점물질(low boiler) 그리고/또는 비응축반응가스 및 적어도 하나의 고비점물질(high boiler)로 이루어진 반응생성물을 포함하고 있는 반응 가스 혼합물로부터 반응 생성물을 쉽게 분리하는 방법이 개시되어 있다.
유럽특허출원 EP 0343454 A2호는 메탄올의 촉매탈수반응에 의하여 디메틸에테르를 준비하고, 순수 디메틸에테르를 회수하기 위해 증류 칼럼으로 공급된 탈수 생성물을 정제하는 메탄올 합성방법을 통합한 것에 관한 것이다. 천연 가스 스트림으로부터 프로판, 부탄 및 다른 고탄소 성분의 수득율을 증가시키기 위해서, 미국특허 US 5 685 170 A호는 흡수칼럼(absorption column) 의 사용을 제안한다. 예를 들어 디메틸에테르를 제조하는 방법은 독일특허출원 DE 199 43 219 A1호에도 공지되어있다.
생성물 스트림에 해당하는 메탄올 그리고/또는 물의 함량을 감소시키기 위해서는, 특히 앞에서 언급된 압력과 같은 개선된 옵션이 필요하다.
본 발명은 합성가스로부터 디메틸에테르의 합성에 이용되는 반응기로부터, 적어도 디메틸에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함하고 있는 생성물 스트림을 처리하고, 분리하는 기술에 대하여 제안하고, 독립 청구항에 따라 이에 상응하는 분리 장치 및 디메틸에테르의 생성장치를 설명하고 있다. 바람직한 실시 예는 종속항 및 이하의 설명에서 언급된다.
본 발명의 특징 및 장점을 설명하기 이전에, 그것들의 근거 및 사용되는 용어가 설명될 것이다.
여기에서 사용되는 용어에서 액체 및 기체성 스트림들은 하나 이상의 성분이 "풍부하거나(rich)" 또는 "빈약할(poor)" 수 있는데, "풍부한"은 몰(molar), 질량 또는 볼륨 기준으로 적어도 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99% 또 는 99.999%의 함량을 나타내고, "빈약한"은 기껏해야 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% 또는 0.001%의 함량을 나타낸다. 여기에서 사용되는 용어에서 액체 및 기체성 스트림들은 하나 이상의 성분이 풍부할 수 있고 또는 감손될(deplete) 수 있는데, 이러한 용어들은 액체 또는 가스성 스트림이 획득된 시작 혼합물(strating mixture)을 요소를 나타낼 때 언급된다. 액체 및 가스성 스트림은 시작 혼합물을 기초로 하여, 상응하는 성분의 양의 적어도 1.1배, 1.5배, 2배 5배, 10배, 100배 또는 1,000배를 포함하면 이는 "풍부한(enriched)" 것이고, 만일 기껏해야 양의 0.9배, 0.5배, 0,1배, 0.01배 또는 0.001배를 포함하면, 이는 "감손된(depleted)" 것이다.
액체 및 기체성 스트림들은 다른 액체 및 기체성 스트림(초기 스트림으로 언급된 것)으로부터 "유래"된다. 이것은 적어도 초기 스트림 또는 거기에서 얻어진 구성물로 형성되어 있다. 이 방법으로 유도된 스트림은 초기스트림을 분리하거나 부분 스트림 또는 하나 또는 그 이상의 구성물로부터 유도하거나, 하나 또는 그 이상의 구성물을 농축 또는 감손하거나, 화학적 또는 물리적으로 하나 또는 그 이상의 구성물을 반응시키거나, 가열하거나, 냉각하거나, 압력을 가하는 등의 방식을 통하여 얻어질 수 있다.
본 발명에서는 압력 및 온도를 특정하기 위하여 "압력 레벨(pressure level)"과 "온도 레벨(temperature level)"이라는 용어를 사용하는데, 그 목적은 압력 및 온도가 본 발명의 개념을 구현하기 위하여 해당 장치에 상응하는 정확한 압력이나 온도의 값의 형태로 나타낼 필요가 없다는 것을 나타내기 위함이다.
그러나, 이러한 압력 및 온도는 일반적으로 ± 1 %, 5 %, 10 %, 20 % 심지어 50 %, 평균값의 양쪽 범위 내에서 달라진다. 이에 상응하는 압력 레벨 및 온도 레벨은 범위 내 또는 연결되지 않은 범위에 중첩되어 위치할 수 있다. 특히, 압력 레벨은 예를들어, 불가피하거나 냉각효과로 인한 예상된 압력 손실로 인하여 야기될 수 있는 부분을 포함할 것이다. 이는 온도 레벨도 마찬가지이다. 압력 레벨은 bar단위로 나타낸 절대압력이다.
여기에서 사용되는 용어에서 "증류 칼럼(distillation column)"은 기체성 또는 액체성 형태에서 준비되는 혼합물질(유체) 또는 액체 및 기체성분으로 구성되어 있는, 선택적으로는 초임계상태에서 존재할 수도 있는, 2상 혼합물을 적어도 부분적으로 분리하고 정리하여, 각 단위로 분리하는 곳으로 사용된다. 즉, 상기에서 언급한 바와 같이 예를들어 혼합물로부터 순수물질 또는 혼합물과 비교하여 적어도 하나의 물질이 풍부한 또는 감손된 혼합물을 생산하기 위해 사용된다. 증류 칼럼은 분리기술분야에서 충분히 알려져있다. 일반적으로, 증류 칼럼은 다공판 또는 구조화 또는 비구조화된 패킹으로 피팅 장착된 원통형 금속용기로 구성되어 있다. 증류 칼럼은 그중에서도 섬프(sump)로 언급되기도 하는 바닥부에서의 액체 분획(liquid fraction)을 특징으로 한다. 액체 분획은 섬프 생성물로 언급되기도 하는데, 이것은 증류 칼럼 내에서 섬프 액체의 일부가 지속적으로 증발되게 하여 기체로 발생하게 하는 증류칼럼 내의 섬프 증발기에 의해서 가열된다. 증류 칼럼들은 또한 일반적으로, 소위 상부 응축기(condenser)에 증류 칼럼의 윗부분을 풍부하게 하는 적어도 일부의 기체 혼합물 또는 상부기체(top gas)로 언급되기도 하는 상응하는 순수기체가 공급되는데, 이것은 액체 환류(liquid reflux)로써 증류 칼럼의 상부에서 액화되거나 첨가된 것이다.
증류 칼럼과 반대로, "흡수 칼럼(absorption column)"은 섬프 증발기가 없다. 흡수 칼럼은 분리기술분야에서 잘 알려져있다. 흡수 칼럼은 상 역류에서 흡수를 위해 사용되고 이에 따라 역류 칼럼(counterflow column)이라고도 한다. 역류 흡수에 있어서, 기체 상은 흡수칼럼을 통해 위로 흐른다. 위에서 첨가되고 아래부분으로 배출된 액체상은 기체 상으로 흐르게 된다. 이에 상응하는 흡수 칼럼은 일반적으로 단계적 상 접촉(플레이트, 스프레이존, 회전플레이트 등)이나 일정 상 접촉(규제되지 않은 충진부, 패킹 등)을 보장하는 부분을 제공하는 것이 적절하다.
증류칼럼 및 흡수칼럼의 특정 배열 및 디자인에 관한 것은 이 주제에 관한 교과서를 참조하여 만들어질 수 있다(예를 들어, SATTLER, K : Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, APPARATE,[열 분리 방법 : 원칙, 디자인, 장치] , 제 3 판 (2001), , Weinheim, Wiley-VCH).
이하에서는 디메틸에테르의 "합성"을 만드는 것에 대해 짧게 설명한 것인데, 이것은 합성기체, 즉, 적어도 적절한 양의 일산화탄소와 수소를 포함하고 있는 기체 혼합물을 포함하는 공급물에서 디메틸에테르를 포함하는 생성물 스트림에 상응하는 형태로 반응하는 방법을 나타낸다. 디메틸에테르의 합성과정 중, 특히 합성기체의 구성요소의 각 양과 사용된 촉매의 특성에 따라 달라지는, 불완전 반응 및 부반응의 발생 때문에, 이에 따른 생성물 스트림은 디메틸에테르뿐만 아니라 다른 화합물을 포함한다. 이것은 적어도 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소뿐만 아니라, 일반적으로, 소량의 메탄, 에탄, 유기산 및 고급 알코올을 나타낸다. 이와 같은 부수 화합물은 전술한 바와 같이 분리 제거할 수 있다. 분리는 한편으로는 후속 분리단계를 가능하게 하고 한편으로는 순도가 있는, 즉 사양에 따른(“in accordance with the specifications”) 순도의 디메틸에테르를 획득(recover)하기 위해 수행된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전술한 문제에서부터 시작하는데, 즉, 디메틸에테르의 준비를 위한 반응기로부터 생성물 스트림의 디메틸에테르를 분리하기 위해, 종래에는, 후자의 방법으로는 그 온도가 0℃이하로 크게 냉각이 되어야만 했다. 구체적인 방법에 따라 얻게 되는 물의 동결을 방지하기 위해 그리고/또는 디메틸에테르를 가능하게 하기 위해, 상당히 많은 양의 메탄올과 물이 분리되어야만 한다. 이것은 디메틸에테르와 이산화탄소가 메탄올과 물, 끓는 점의 차이에도 불구하고, 높은 압력에서 잘 용해된다는 복잡한 작용방식을 가지고 있어 한 단계 부분 응축과 함께 만족스러운 분리의 성취를 불가능하게 한다는 점으로 입증할 수 있다. 예를들어, 대기압력 정도로 압력을 줄이는 방법은 분리가 쉽게 이루어지게 할 것이지만 낮은 온도 조건에서 연속적인 분리가 이루어지게 하기 위해서는 20 내지 100 bar에 상응하는 높은 압력이 다시 필요하게 됨으로써 결과적으로는 불리하게 작용한다. 여기에서는 에너지 소비-재압축 과정이 일어날 것이다. 그러나, 자체적인 다단계 응축으로도 만족스러운 분리를 이끌어내지 못한다.
이러한 배경을 근거로, 본 발명은 적어도 디메틸 에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 생성물 스트림의 분리기술에 의한 처리방법을 제안한다. 이미 언급한 바와 같이, 이러한 종류의 생성물 스트림은 합성가스로부터의 디메틸에테르의 합성에 이용되는 반응기로부터 나오는데, 특히, 합성가스를 공급하고 디메틸에테르 한 단계 합성 또는 적어도 디메틸에테르를 형성하는 합성 가스의 부분 반응을 위해 설계된 튜브 반응기가 그것이다.
본 발명에 따라, 적어도 부분적인 기체형태의, 생성물 스트림은 액체 환류가 일어나는 흡수칼럼에 공급되는 것으로 구상된다. 이렇게 하여, 완전히 기체형태로 되는 때에, 사용된 압력에서 상응하는 생성물 스트림 또는 가장 높은 비점의 이슬점dfew point) 이상으로 공급된다. 그러나, 부분적 액체 생성물 스트림이 흡수 칼럼으로 공급될 수도 있다. 즉, 생성물 스트림은 "부분적으로 응축된(partially condensed)"것일 수 있다.
기체성 상부 스트림은 액체 섬프 스트림이 하부에서 제거되는 동안 흡수 칼럼의 상부에서 제거된다. 부분적인 액체성 스트림이 공급되는 경우에도, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 등의 가스는 흡수칼럼에서 사용되는 온도가 꽤 높은 섬프 스트림안에는 거의 존재하지 않는다. 바람직하게는, 흡수 칼럼의 진입부 온도는 상부의 온도보다 상당히 높다(후자의 것은 일반적으로 50 내지 150℃의 온도 레벨이다). 그 결과, 기체는 섬프 스트림 내에서 상당히, 예를들어 한 단계 응축의 경우보다 덜(less) 용해된다. 섬프 스트림은 두 경우 모두에 있어 빈약(poor)하거나 앞에 언급한 기체들로부터 자유롭고, 이에 따라 다음에 설명할 단계에서 분리를 상당히 향상시킨다.
상부 스트림은 적어도 부분적으로 제1온도 레벨로 냉각되고, 그 다음 하나 또는 그 이상의 온도 레벨로 냉각되는데, 제1 응축 스트림은 제1온도 레벨로 냉각된 후에 형성되고. 하나 또는 그 이상의 응축 스트림은 다음 온도 레벨 또는 레벨들로 냉각된 후에 형성된다. 다음 냉각은 몇 단계가 될 수 있으며, 이하에서 설명하는 바와 같이, 선택적으로 마지막 냉각단계 이후 추가 흡수 칼럼이 이용될 수 있다. 그러나, 일반적으로 통상의 분리 용기(separation containers)들은 응축된 스트림을 형성하기 위해 사용된다. 만일, "상부 스트림(the top stream)" (또는 그것의 일부)가 반복되어 냉각되고, 응축을 형성하는 것으로 기술되는 경우, 각 추가적 냉각단계는 단지 비응축된 부분(또는 그것의 일부)로 이해될 수 있다. 즉, 냉각된 액체의 양이 지속적으로 감소된 것이다.
흡수칼럼에서의 섬프스트림은 디메틸에테르를 포함하는 전송 스트림(transfer stream)과 주로 메탄올 그리고/또는 물을 포함하고 있는 스트림이 제1 증류칼럼에서 제거되는 동안 적어도 부분적으로는 제1 증류칼럼에 공급된다. "전송 스트림”은 일반적으로 제 1 증류 컬럼의 상부로부터 배출된 액체로부터 형성된다.
전송 스트림은 액체이거나 부분적으로 액체 또는 기체일 수 있다. 예를들어, 액체 환류를 형성하기 위해, 유체는 제1증류 칼럼에서 빼내어지거나 부분적으로 상부 응축기에서 액화될 수 있다. 전송 스트림은 액화가 되지 않은 상응하는 유체(또는 그 일부)일 수 있으나, 또한 이에 상응하는 액화 또는 부분적으로 액화된 유체가 될 수도 있다. 전송 스트림은 일반적으로 디메틸에테르 외에 이산화탄소를 포함하지만, 바람직하게는 물 그리고/또는 메탄올로부터 빈약하거나(poor) 자유롭다(free). 다음은 그 추가의 처리에 대하여 후술한다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라 제안된 방법에 따라, 증류칼럼을 통해 배출되는 메탄올 그리고/또는 물을 주로 함유하고 있는 스트림은 메탄올 그리고/또는 물이 문제를 야기할 수 있기에 낮은 온도에서는 공급되지 못한다.
다른 응축 스트림 또는 스트림들의 적어도 일부 및 전송스트림은 섬프 끝단에서 제거된 액체 스트림이 있는 추가 증류 칼럼에 공급되는데, 이 액체 스트림은 주로 디메틸에테르를 함유하고 있으며 이산화탄소가 빈약하거나 자유롭다. 이것은 본 발명에 따른 방법의 실제생성물에 해당한다.
본 발명에 따른 제 1응축 스트림은 액체환류(liquid reflux) 및 일부 다른 목적을 위해 부분적으로 사용된다. 물 및 선택적으로는 메탄올로부터 자유롭고, 액체 환류를 형성하는데 사용되지 않은 제1응축스트림의 일부는 적어도 부분적으로는 적어도 다른 응축 스트림 또는 스트림들 및 전송스트림이 공급되는 추가 증류 칼럼으로 공급될 수 있다. 한편, 액체환류를 형성하는데 사용되지 않은 제1응축 스트림의 일부는 흡수칼럼의 액체 섬프스트림이 공급되는 제1증류칼럼에 공급될 수도 있다.
다른 말로 하면, 본 발명의 범위내에서, 본 발명에 따라 흡수칼럼은 제1온도레벨에서 냉각된 후 흡수칼럼의 상부에서 제거된 기체형 상부 스트림으로부터 액체형으로 분리된 응축 스트림으로부터 형성되는 액체환류와 함께 작동된다. 상부 스트림은 액체환류 과정을 통해 하단부에서 상부까지의 흡수칼럼을 미리 통과한 흡수칼럼에서 정제된 생성물이다.
만일, 제 1 증류 칼럼이 추가 증류 칼럼보다 높은 압력에서 작동된다면, 전송 스트림은 기체형 또는 액체형으로 제1증류 칼럼으로부터 유리하게 공급되고, 추가 증류 칼럼으로 직접 전달될 수 있다. 반면, 제1증류칼럼이 추가 증류 칼럼보다 낮은 압력에서 작동된다면, 액체 전송스트림은 펌프를 사용하여 높은 압력 조건하에 놓여질 수 있고, 유리하게 사용될 것이다. 이 경우, 예를들어, 전송스트림으로부터 나온 유체를 포함하고 있는 기체형 스트림이 남겨질 것이고, 이것은 버너(burner)까지 배관을 통해 전달될 것이다. 일반적으로, 이것은 다른 증류 칼럼으로 전달되는 액체 응축 스트림과 비교하여 소량이다. 상부 응축기 그리고 추가 증류 칼럼내에서 냉매로써 냉각수가 사용될 수 있도록 그리고 약 -47℃의 온도(이산화탄소의 응고점 이상)에서 냉매를 이용하여 이산화탄소 및 디메틸에테르의 효과적인 분리를 수행할 수 있도록, 압력 및 제1 그리고 추가 증류 칼럼들이 유리한 방향으로 선택된다. 두개의 증류 칼럼의 작동 압력은 응축물 또는 추가 응축물(들)이 형성된 곳보다 이하이다. 이에, 전술한 '분리 문제'는 본 발명의 범위 안에서 해결된다. 그 중에서도(inter alia), 즉 생성물 스트림은 흡수 칼럼으로 처음 통과되고 제1 응축 단계인 환류로부터 수득된 응축물 일부와 함께 세척된다. 흡수 칼럼의 기체성 상부 스트림은 제1 응축단계로 공급된다. 제1응축단계의 응축온도, 즉, 응축 스트림이 분리될때의 제1온도레벨은 상부 스트림 또는 자체 구성물들 및 공기, 냉각수, C3 냉매 또는 디메틸에테르와 같은 냉매로 가능한 것들의 이슬점(dew point)에 따라 달라진다. 본 발명에 따라, 일부 디메틸에테르는 흡수칼럼의 환류로 들어가고, 그 결과 섬프 스트림은 손실되지 않지만, 제1증류 칼럼으로부터의 전송스트림은 섬프스트림으로 그 이전에 공급되고, 적어도 실질 디메틸에테르 생성물을 제공하는 역할을 하는 다른 증류 칼럼으로 일부 전달된다. 동시에, 이미 언급한 바와 같이, 본 발명은 생성물 스트림에 물 그리고/또는 메탄올의 어떤 부정적인 영향 없이, 이 구성물들은 흡수칼럼에서 세척함으로써, 낮은 온도에서의 분리를 가능하게 한다.
본 발명에 따라 제안된 방법은 에너지 소비의 관점에서 종래의 방법보다 더 발전되었다는 점을 증명하고 있으며, 그 결과, 본 발명에 따른 방법은 종래의 알려진 기술과 비교하여 분리(separation)에 있어 장점을 가진다.
바람직하게는, 특히, 온도과 압력 조건 및 사용된 환류의 양을 조정함으로써, 흡수 칼럼이 상부 스트림에서 메탄올 그리고/또는 물의 함량이 낮아지도록 작동된다. 바람직하게는, 이 상부 스트림은 실질적으로 메탄올 그리고/또는 물로부터 실질적으로 자유롭다..
상부 스트림은 여전히 본질적으로 생성물 스트림의 다른 성분들, 즉, 적어도 디메틸 에테르, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함하고 있다. 이 구성물을 가지고 있는 스트림은 하류(downstream)내에서 특히, 더 이상 어떤 동결될 가능성이 있는 물과 또는 분리 특성에 있어서 부정적인 영향을 미칠 수도 있는 메탄올을 포함하지 않는 유닛으로 분리되는 것에 어떠한 문제가 없는 것으로 드러났다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라, 제1온도 레벨에서 기체형으로 남아 있는 흡수칼럼의 상부 스트림의 일부분(fraction)이 적어도 하나의 다른 온도레벨, 예를들어 제2 및 제3의 온도 레벨로 성공적으로 냉각되어야만 한다. 제2 및 제3의 온도 레벨에서, 추가 응축 스트림들은 액체형태로 분리될 수 있다. 이에 상응하는 냉각 이후, 하나 또는 그 이상의 또다른 응축이 수행된다. 단계별 냉각은 에너지 소비의 관점에서 특히 바람직하다는 점이 입증되었으며, 예를들어 에탄-함유 혼합물로부터 에탄을 분리하는 것으로 널리 알려져 있다.
바람직하게는, 상응하는 상기 응축 스트림들의 분리에 있어서, 사용되는 온도레벨은 일산화탄소와 수소 함량이 낮은 추가 응축 스트림들로 선택된다. 바람직하게는, 이러한 응축 스트림들은 여전히 본질적으로 후속분리과정에서 서로 분리될 수 있는 이산화탄소 및 디메틸에테르를 포함한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 흡수칼럼의 기체형 상부 스트림으로부터 분리된 액체환류(상기 참조)에서 사용되지 못한 응축 스트림의 일부를 추가증류 칼럼에 제공하고, 어떤 경우라도 추가 응축 스트림 및 전송 스트림 중 적어도 하나 이상은 추가 증류 칼럼에 적어도 부분적으로 공급된다. 다른 응축단계 그리고 일부 다른 액체에서 얻어진 응축물은 추가 증류 칼럼내에서 분리된다.
이것은 풍부한 디메틸에테르와 빈약한 이산화탄소로 구성된 액체 섬프 스트림이 추가 증류 칼럼의 하부에서 제거될 수 있도록 보장되는 조건하에서 수행된다. 추가 증류 칼럼의 분리 기능은 이에 상응하는 혼합물 내 이산화탄소와 디메틸에테르의 분리가 일어나는 것으로 설명될수 있다. 풍부한 디메틸에테르와 빈약한 이산화탄소로 구성된 기체형 상부 스트림은 추가 증류 칼럼의 상부로부터 제거된다.
본 발명은 합성가스로부터 디메틸에테르의 합성을 위해 사용된 반응물로부터 나온 생성물 스트림을 20 내지 100bar의 압력수준, 특히 30 내지 80 bar의 압력수준에서 흡수 칼럼으로 공급하는 방법에 있어 특히 적합하다. 메탄올 그리고/또는 물의 분리는 높은 에너지 비용과 연관되어, 압력의 새로운 증강이 요구되는 미리 어떤 압력의 방출(release)을 할 필요없는, 압력하에서 수행된다.
본 발명은 합성 및 후속 냉각 직후의 분리에 적합하다. 냉각이 반응물 또는 반응물들로 공급된 합성가스 스트림과 함께 생성물 스트림의 열교환에 의해 수행되는 경우에 특히 유리하다. 여기에는 외부적으로 공급되어야만 하는 냉매 및 냉각설비에 대한 추가 비용이 필요 없다. 이는 본 발명의 범위 내에서 생성물 스트림의 이슬점 아래로 내려가서는 안되기 때문에 가능하다. 그래서, 냉각에도 불구하고, 생성물 스트림은 과열된 상태로 즉, 이슬점 이상의 온도레벨로 남아있을 것이다. 흡수 칼럼에 공급될 때 온도레벨은, 예를들어, 60 내지 150℃, 특히 70 내지 120℃, 예를들어 80 내지 100℃가 될 수 있고, 이슬점과 관련하여 예를들어, 적어도 10℃ 및 30 내지 50℃를 넘지 않는 수준이 될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 생성물은 부분적으로 응축된 형태로 도입될 수도 있다.
흡수 칼럼의 상부 스트림의 성공적인 냉각은 점진적으로 낮은 온도에서 일어난다. 바람직하게는 사용한 온도레벨에서의 이산화탄소의 녹는점과 -15℃ 사이, 예를 들어 -50 내지 -20℃, 특히, C3 냉매의 온도인 약 -35℃의 최소 온도 레벨로 낮아진다. 온도레벨은 바로 위에, 즉, 사용된 압력레벨에서 이산화탄소의 녹는점 바로 위인, 적어도 0.5 내지 10℃ 사이, 특히, 1 내지 5℃ 사이에 있을 수 있다. 또한, 온도레벨은 상부 스트림의 조성 및 수득되는 응축물의 원하는 조성에 따라 달라진다. 이 방법으로 흡수칼럼의 상부 스트림으로부터 이산화탄소와 디메틸에테르의 사실상의 모든 분리(total separation)를 하는 것이 가능하다.
최소 온도레벨로 냉각시킨 후, 기체상태로 남아 있는 상부 스트림의 분획(fraction)은 디메틸에테르의 효과적인 감축이 일어나는 추가 흡수칼럼으로 공급될 수 있다. 이를 위해, 추가 흡수 칼럼은 추가 증류칼럼에서 액화 이산화탄소가-풍부한 스트림으로부터 형성된 추가 액체 환류와 함께 작동될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 많은 조성물을 가진 생성물 스트림에 사용될 수 있다. 이에 상응하는 생성물 스트림은, 예를들어, 2 내지 50 mol%, 특히, 5 내지 30 mol%의 디메틸에테르, 0.1 내지 20 mol%, 특히 0.7 내지 10 mol%의 메탄올, 0.1 내지 20 mol%, 특히, 0.8 내지 10 mol%의 물, 1 내지 50 mol%, 특히 3 내지 30 mol%의 이산화탄소, 0.1 내지 25 mol%, 특히, 1 내지 11 mol%의 일산화탄소 및 5 내지 90 mol%, 특히, 20 내지80 mol%의 수소를 포함한다. 물과 메탄올을 제거한 뒤, 기체 혼합물은 바람직하게 물과 메탄올이 빈약(poor)하다.
이러한 생성물 스트림은 예를들어 수소와 일산화탄소의 비율이 0.8 에서 8mol/mol, 특히 0.8 에서 8 mol/mol의 비율을 가진 합성가스와 반응함으로써 얻어진다.
분리기술에 의해, 합성가스로부터의 디메틸에테르의 합성에 사용되는 반응기로 부터 생성물 스트림을 처리하는 과정을 위해 설계된 분리장치 역시 본 발명의 목적이며, 이에 해당하는 독립항에 인용되어 있다.
전술 한 바와 같이 이러한 종류의 분리 장치는 방법을 수행하기 위해 특별히 설계된다.
상응하는 분리 장치뿐만 아니라, 디메틸 에테르의 제조를 위해 본 발명에 따라 제공되는 장치는, 상기의 설명한 바와 같이 장점이 있고, 상기에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 종래 기술과 비교하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 개략적으로, 종래 기술에 의한 디메틸에테르의 제조 장치를 도시한다.
도 2는 개략적으로 본 발명의 실시 예에 의한 디메틸 에테르의 제조 장치를 도시한다.
도면에서 상응하는 요소들은 도면에서 동일한 참조 부호가 부여되며, 명확성을 위하여 반복적으로 설명되지 않는다.
도 1은 개략적인 종래 기술에 의한 디메틸에테르의 제조 장치(110)를 도시한다.
장치(110)은 개략도에 도시된 바와 같이, 적합한 공급원(feed), 예를들어 천연 또는 바이오 가스와 같은 것을 충전할 수 있는 합성가스 반응기(20)을 포함한다. 합성가스 스트림(b)는 합성가스 반응기(20)에서부터 제거될 수 있다.
합성가스 스트림(b)는 압축기(1)로 인해서, 선택적으로는 다른 스트림들이 함께 혼합된 뒤, 높은 압력으로 증가될 수 있다. 디메틸에테르의 후속되는 한 단계 반응에서 요구되는 압력, 예를들어 20 내지 100 bar의 압력은 여기에서 얻을 수 있다.
c로 표시되는, 이에 상응하는 압축된 스트림(c)은 디메틸에테르의 합성반응용기(4)로부터 나오는 생성물 스트림(f)과 함께 가열되는 제1열교환기(2)를 통과한다(아래를 참조하라). 이에 상응하여 가열된 스트림(d), 예를들어, 제1 열교환기(2)의 하류는 200 내지 300℃의 온도를 갖는다. 스트림 d는 제2열교환기(3)을 통과할 수도 있는데, 이곳은 또 하나의 피크히터(peak heater)로써 지칭된다.
스트림 e는 다음 제2열교환기(3)에서 가열되고 반응용기(4)로 공급되며, 이 반응용기(4)는 튜브 반응기를 담고 있는데, 여기에는 디메틸에테르의 한단계 합성을 위한 적합한 촉매로 채워져 있는 반응 튜브를 포함하고 있다. 도 1에서 간략히 나타나 있다. 일반적으로, 디메틸에테르 합성을 위한 반응용기(4)는 수직으로 배치되며, 스트림 e는 튜브 반응기(4)의 아래부분으로 공급된다. 스트림 f는 반응용기(4)의 상부에서 제거된다.
튜브 반응기(4)에서의 발열반응으로 인해, 스트림 f는 상당히 높은 온도를 나타낸다. 열의 전달매개체(heating medium)로 반응하는 스트림 f는 열교환기(2)를 통과하게 된다. 그 결과 이것의 온도는 예를들어, 압축스트림 c의 온도보다 높은 약 30℃ 정도로 냉각된다. 이에 상응하는 냉각된 스트림(g), (g로 지칭한다)는 종래의 분리장치(120)로 공급된다. 분리장치(120)에서, 1단계(121), 예를들어, 감압, 냉각, 재가압 등의 중간과정을 거쳐(도시하지 않음) 스트림 g로부터 메탄올 스트림 h 및 수증기 i가 분리된다. 남은 잔류 스트림은, 2단계(122)에서, 스트림 k와 l이 형성되는데, 스트림 k는 이산환탄소가 풍부하고, 스트림 l은 디메틸에테르가 풍부한 것이다.
스트림 k와l의 조성은 스트림 g와 분리장치(120)의 작동 매개변수에 따라 결정된다. 이미 설명한 바와 같이, 구성요소들이 가지고 있는 끓는 점에 큰 차이가 있음에도 불구하고, 사용되는 높은 압력의 메탄올/물 용매에서 디메틸에테르와 이산화탄소의 높은 용해도 때문에, 한 단계 부분 응축으로 인해 만족스러운 분리물을 얻어내는 것은 불가능하다.
만일 추가 정제가 다음 분리과정에서 수행되는 경우, 냉각 온도는 0℃미만의 상당한 온도에서 수행되어야 할 것이다. 그러나, 스트림 i가 물이 동결될 수 있거나 이에 상응하는 물 함량을 가지고 있을 때는 불가능하게 된다. 메탄올이 존재할 경우에도 만족스러운 분리는 불가능하다. 수분이 없는 메탄올(건조 메탄올, dry methanol)의 사용은 사용되는 열교환기를 손상시킬 수 있으므로 피해야만 한다.
이것은 불만족스러운 분리 단계에서 초기에 존재하고 있던 스트림 l을 냉각시키기 위해 필요한 경우에 적용된다.
이미 설명한 바와 같이, 본 발명의 목적의 배경기술에 대해, 스트림 g와 같은 생성물 스트림은 이슬점 위의 온도에서 흡수칼럼으로 유도되며, 상기 칼럼에서 분리된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디메틸에테르의 제조 장치가 도 2에 도시되어 있다. 이것은 전체적으로 100으로 지칭되어 있다.
흡수칼럼은 도 2의 6으로 나타나 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 흡수칼럼(6)은 다른 것들 중에서도 섬프 증발기(sump evaporator)를 가지고 있지 않은 후술하는 증류칼럼 5 및 9와 같은 증류칼럼과는 차이가 있다. 흡수칼럼(6)에서 증가하는 수증기들은 흡수칼럼의 상부에 추가된 환류에 의해 세척되고, 휘발성 성분이 더 많은 것은 흡수 칼럼의 상부에 집중되며, 휘발성 성분이 더 낮은 것은 흡수 칼럼의 하부에 집중된다.
도2에 나타나는 장치(100)에서, 스트림 g는 흡수칼럼(6)에 배관으로 연결되어 있다. 흡수칼럼(6)의 상부에서 나오는 상부 스트림 m은 적절한 냉매, 예를들어 냉각수에 의해 열교환기(7)에서 제거되고 냉각된다. 이에 상응하여 냉각된 스트림 m은 분리 용기(8)로 이송되고, 그 하단의 액체 스트림 n은 제거되어 적어도 부분적으로 환류 역할을 하는 펌프(도시하지 않음)에 의해 흡수칼럼 6으로 추가된다.
디메틸에테르 외에, 도시된 실시예에서의 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함하고 있는 스트림 g(앞서 설명한 바와 같이 다른 구성물들로 인해)는 상기 설명한 것의 역류로 인해 디메틸에테르, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 대부분 상부 스트림 m에 전달한다. 열교환기(7)에서 적절한 냉각과 분리용기(8)에서의 이에 상응하는 적절한 분리조건의 결과로, 섬프 생성물(sump product)은 디메틸 에테르와 이산화탄소가 필수적으로 구성되어 있는(선택적으로 메탄올의 흔적을 가지고 있는) 분리용기(8)에서 분리 제거된다.
분리용기(8)의 상부로부터 기체형태의, 디메틸에테르를 포함하고 있으며, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소가 첨가되어 있는 '스트림 o'가 빠져나간다. 스트림 o는 후술하는 바와 같이, 연속 냉각 및 응축의 대상이 된다. 액체 환류가 일어나는 흡수칼럼(6)에 추가되지 않은 스트림 n의 일부(fraction)는 스트림 o의 연속 냉각 및 응축이 일어나는 증류 칼럼(9)("추가 증류칼럼")으로 공급된다. 한편, 이것은 점선으로 가리키고 있는 증류 칼럼(5)("제1 증류칼럼")으로 공급된다. 액체스트림 p는 흡수칼럼(6)의 하단부에서 배출되어 증류칼럼(5)로 전달된다.
최소의 양에 상응하는 섬프 생성물 p를 얻기 위해 흡수칼럼(6)의 플레이트의 개수와 환류량은 최적화될 수 있다. 바람직하게는, 흡수칼럼(6)에 추가되는 환류(reflux)는 스트림 m의 메탄올과 물의 성분이 최소화될 수 있도록 조절된다. 이에 따라 생성된 스트림 o의 성분은 연속 냉각 및 응축 단계(10)를 거치면서, 스트림 o는 상기 설명한 단점, 예를들어 동결이 발생하지 않도록 한다.
섬프 증발기(51) 및 상부 응축기(52)로 작동되는 증류칼럼(5)에서, 여전히 필수적으로 메탄올, 수소, 디메틸에테르 및 이산화탄소로 구성되어 있는 스트림 p는 디메틸에테르와 이산화탄소가 필수적으로 구성되어 있는 상부 스트림과 메탄올과 물이 필수적으로 구성되어 있는 섬프 스트림(r)으로 분리된다. 상부 스트림중 일부는 상부 응축기(52)에서 액화되어 환류되어 증류칼럼(5)로 다시 첨가된다. 상부스트림의 액화된 또다른 일부는 도시된 실시예와 같이 스트림 q로 빠져나온다. 도시된 실시 예에 따라, 비-액화된 잔여물은 연소된다. 스트림 q는 본 발명의 범위 내에서 “전송 스트림(transfer stream)”으로 지칭되며, 추가 증류칼럼(9)을 전송된다. 앞서 언급한 바와 같이, 도2의 표시와 달리, 스트림q에 상응하는 전송 스트림은 특히, 제1증류칼럼(5)이 후술하는 추가 증류칼럼(9)보다 높은 압력레벨에서 작동하는 경우 기체형태로 제공될 수 있다. 만일 스트림 q가 액체형태로 제공되고 제1증류칼럼(5)의 작동 압력이 추가 증류칼럼(9)의 것보다 낮다면, 펌프는 압력을 높이기 위해 사용되어질 것이다. 반대의 경우, 압력은, 예를들어, 도2에 도시된 밸브(valve)를 통해 낮춰질 것이다. 상부 응축기(5)에서 스트림 q로 이송되는 액체가 생성될 때, 바람직하게는 최소의 양이 형성되는, 비-액화된 액체는, 열에 의해 활용되는 대신에, 분리과정에서 선택적으로 응축의 목적을 위해 어떤 적절한 지점에서 부분적으로 재활용될 수 있다. 전송스트림(q)을 형성하는 방법은 여기에 나타낸 실시 예에 한정되지 않는다. 예를들어, 스트림 q는 증류칼럼(5)으로부터 증류칼럼(9)로 직접, 즉, 상부응축기(52)를 우회하여 전달될 수 있다. 섬프스트림(r)은 적절한 지점에서 사용될 수 있다. 일부 수분은 폐수처리 또는 가스제거처리과정(degassing)에서 분리될 수 있다.
이미 여러 번 언급된 스트림 o의 추가 처리단계는 여기에서 전체적으로 10으로 나타난다. 스트림o는 먼저 열교환기(11)에 공급된 뒤 분리용기(12)로 공급된다. 냉각은 열교환기(11)에서 수행되고, 응축물 s는 분리용기(12)에서 분리된다. 분리용기(12)에서 남겨진 기체는 열교환기(13)에 공급된 뒤, 또다른 분리용기(14)로 공급된다. 여기에서 다시 응축물이 얻어지고, 이것은 t로 지칭한다.
응축물 s 및 t는 흡수칼럼(6)에서 재활용되지 못한 스트림 n의 일부와 함께 이전에 언급되었던 추가 증류칼럼(9)으로 후술하는 작동방식에 의해 공급된다. 분리용기(14)의 상부에서 기체형태로 잔류하는 일부는 또 다른 열교환기(15)에서 냉각된다. 이 열교환기(15)의 하류(downstream)는 예를들어,-35℃ 또는 그 이하의 온도, 예를들어, 이산화탄소의 녹는점의 용융 온도이상으로 위치하게 된다. 반대로, 열교환기(11)의 스트림 o의 상류(upstream) 온도는 예를들어 +35℃이다. 여기에 u로 지칭되는 냉각된 스트림은 도시 된 실시 예에 나타난 바와 같이 추가증류칼럼(16)으로 전달된다. 이것은 선택적인 사항이다.
스트림 u는 여전히 디메틸 에테르, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함한다. 추가 증류칼럼(9)의 상부스트림으로부터 얻어지는 응축물의 일부로부터 형성되는 액체환류(v)를 사용하면, 도시된 실시예처럼, 흡수칼럼(16)의 섬프에서 디메틸에테르와 이산화탄소의 혼합물이 분리된다. 반대로, 흡수칼럼(16)의 상부에서, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 필수적으로 포함하고 있는 혼합물은 빠져나간다. 이것은 응축기(17)에서 적절하게 응축된 후에 스트림 x로 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 추가 흡수칼럼(16)의 사용은 선택사항이다. 스트림 u는 또한 다른 방식으로 처리 될 수있다.
스트림 s 및 t와 전송 스트림 q는 추가증류칼럼(9)으로 공급된다. 이것들은 디메틸 에테르 및 이산화탄소의 다른 양을 포함하기 때문에, 적절한 밸브가 제공됨으로써(그림에는 나타나지 않음) 증류칼럼(9)의 다른 높이로 공급된다. 도시된 실시예에서, 증류칼럼(6)으로 재활용되지 못한 스트림 n의 일부는 스트림 q로 추가 증류 칼럼에 공급된다. 대안적으로, 점선으로 나타난 제1증류칼럼(5)으로 공급되는 것도 가능하다.
추가 증류칼럼(9)은 섬프증발기(91)와 상부응축기(92)와 함께 작동될 수 있다. 추가 증류칼럼(9)의 상부 스트림은 적절한 냉매를 가진 열교환기를 사용하여 상부응축기(92)에서 적어도 부분적으로 액화되고, 액체환류로써 추가증류칼럼(9)에 다시 추가된다. 여기에서 일부는 스트림 v와 또 다른 스트림 y를 형성하는데 사용된다.
액체 스트림 z는 여전히 본질적으로 디메틸에테르를 포함하고 있지만, 이산화탄소는 추가증류칼럼(9)의 섬프로부터 제거되어 없거나(free) 빈약하다(poor).

Claims (14)

  1. 합성기체(e)로부터의 디메틸에테르의 합성에 이용되는 반응기(4)로부터, 적어도 디메틸에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 함유하는 생성물 스트림(g)을, 분리기술에 의해, 가공하는 방법에 있어서,
    -생성물 스트림(g)은, 적어도 부분적으로 기체형태로, 액체 환류가 함께 작동하는 흡수칼럼(6)으로 공급되고, 기체형의 상부 스트림(m)은 흡수칼럼(6)의 상부에서 제거되고 액체 섬프 스트림(p)는 그 하부에서 제거되며,
    -섬프 스트림(p)는 제1증류칼럼(5)로 적어도 부분적으로 공급되고, 디메틸에테르를 포함하는 전송스트림(q)와 대개 메탄올 및/또는 물을 포함하는 스트림(r)이 제1증류칼럼(5)에서 배출되며,
    -상부스트림(m)은 적어도 부분적으로 초기에 제1온도 레벨로 냉각되고, 이어서 하나 이상의 추가 온도레벨로 추가 냉각되며, 제1응축스트림(n)은 제1온도레벨로 냉각된 후 형성되고, 하나 이상의 추가 응축스트림들(s,t)은 추가 온도 레벨 또는 레벨들로 추가 냉각된 후 형성되며,
    -제1응축스트림(n)은 부분적으로 액체환류를 형성하는데 사용되고 추가 응축스트림 또는 스트림들(s, t)은 적어도 부분적으로 추가 증류칼럼(9)으로 공급되며, 그 하단부에서 디메틸에테르를 주로(predominantly) 포함하고 이산화탄소는 없거나 빈약한 액체 스트림(z)이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    액체 환류로써 이용되지 못한 제1응축 스트림(n)의 일부는 적어도 부분적으로 제1증류칼럼(5) 또는 추가 증류칼럼(9)로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    흡수칼럼(6)은 상부스트림(m)이 메탄올 및/또는 물이 빈약하게 되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    추가 온도 레벨 또는 레벨들은 추가 응축 스트림 또는 스트림들(s,t)의 일산화탄소 및 수소가 빈약하게 형성되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    이산화탄소가 풍부하고 디메틸에테르가 빈약한 기체형 상부 스트림은 추가증류 칼럼(9)의 상부에서 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    생성물 스트림(g)은 20 내지 100bar의 압력레벨의 흡수칼럼(6)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    생성물 스트림(g)은 60 내지 150℃의 온도레벨의 흡수칼럼(6)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상부스트림(m)의 추가 냉각에서의 온도 레벨 또는 레벨들은 이산화탄소의 녹는점과 -15℃ 사이의 최소 온도레벨로 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    최소온도레벨로 냉각 후 기체형태로 남아 있는 상부스트림(m)의 일부는 추가 흡수칼럼(16)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    추가 흡수칼럼(16)은 추가증류칼럼(9)에서 이산화탄소가 풍부한 상부 스트림이 액화되어 형성된 추가 액체 환류(v)와 함께 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    생성물 스트림(g)은 2 내지 50mol%의 디미틸에테르, 0.1 내지 20 mol%의 메탄올, 0.1 내지 20 mol%의 물, 1 내지 50 mol%의 이산화탄소, 0.1 내지 25 mol%의 일산화탄소 및 5 내지 90 mol%의 수소로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 합성기체(e)로부터의 디메틸에테르의 합성에 이용되는 반응기(4)로부터, 적어도 디메틸에테르, 메탄올, 물, 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 함유하는 생성물 스트림(g)을, 분리 기술에 따라, 제조하는 장치에 있어서
    -생성물 스트림(g)이, 적어도 부분적으로 기체형태로 공급되도록 설계되고, 액체 환류가 함께 작동하는 흡수칼럼(6), 기체형의 상부 스트림(m)은 흡수칼럼(6)의 상부에서 제거되고 액체 섬프 스트림(p)는 그 하부에서 제거되며,
    -섬프 스트림(p)을 제1증류칼럼(5)로 적어도 부분적으로 공급하고, 디메틸에테르를 포함하는 전송스트림(q)와 대개 메탄올 및/또는 물을 포함하는 스트림(r)을 제1증류칼럼(5)에서 배출하도록 설계된 수단,
    -상부스트림(m)은 적어도 부분적으로 초기에 제1온도 레벨로 냉각되고, 이어서 하나 이상의 추가 온도레벨로 추가 냉각되며, 제1응축스트림(n)은 제1온도레벨로 냉각된 후 형성되고, 하나 이상의 추가 응축스트림들(s,t)은 추가 온도 레벨 또는 레벨들로 추가 냉각된 후 형성되도록 설계된 수단, 및
    -제1응축스트림(n)은 부분적으로 액체환류로 사용되고 추가 응축스트림 또는 스트림들(s, t)은 적어도 부분적으로 추가 증류칼럼(9)으로 공급되며, 그 하단부에서 디메틸에테르를 주로 포함하고 이산화탄소는 없거나 빈약한 액체 스트림(z)이 제거되도록 설계된 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위해 설계된 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 따른 분리장치에 의해 합성기체(e)의 디메틸에테르(z)의 합성을 위해 설계된 반응기(4)와 디메틸에테르(z)를 생성하기 위한 장치를 특징으로 하는 분리장치.
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